ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАЦІЙНО КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ Редько Р.А., Гориня Л.М. Лабораторна робота з фізики на тему:Вивчення прямого центрального пружного удару Київ 2010 Лабораторна робота № 3 Вивчення прямого центрального пружного удару 1. Мета роботи. Перевірити закони збереження імпульсу та енергії. 2. Теоретичні відомості. Імпульсом тіла називається векторна величина
, яка дорівнює добутку маси тіла
на вектор його швидкості
, і, отже, має напрямок швидкості:
(1) Системою тіл називається сукупність взаємодіючих між собою тіл. Сили взаємодії тіл системи називаються внутрішніми, а сили, що діють на тіла системи з боку інших тіл, що не входять у систему – зовнішніми. Система називається ізольованою (замкнутою), якщо векторна сума зовнішніх сил для неї дорівнює нулю. Для ізольованої системи тіл має місце закон збереження імпульсу: векторна сума імпульсів всіх тіл системи є величина постійна. Повною енергією механічної системи тіл називається сума їх кінетичної та потенціальної енергій. Для ізольованої системи тіл має місце закон збереження енергії: в середині системи можуть відбуватися перетворення кінетичної енергії в потенціальну і навпаки, але повна енергія ізольованої системи тіл залишається величиною постійною. Ударом називається короткочасна взаємодія тіл при їхньому зближені до зіткнення, в результаті чого змінюються швидкості тіл. Лінія удару - це перпендикулярна до поверхонь обох тіл пряма, що проходить через точку дотику цих тіл в момент удару. Удар називається центральним, якщо лінія удару проходить через центри мас тіл. Якщо до удару швидкості були спрямовані по лінії удару, удар називається прямим. Обов'язковою умовою здійснення удару є наявність відносної швидкості тіл, що призводить до їхнього зближення. Пружним називається удар, який супроводжується пружною деформацією тіл. Для двох пружно взаємодіючих тіл закон збереження імпульсу запишеться так:
, (2) де:
і
- маси тіл,
і
- їхні швидкості до удару,
і
- їхні швидкості після удару. Якщо швидкості спрямовані по одній прямій, можна перейти до їхнього алгебраїчного сумування. Закон збереження енергії в цьому випадку виражається співвідношенням:
(3) В результаті розв’язку системи рівнянь (2) і (3) отримаємо:
(4)
(5) Якщо до удару тіло знаходилось в стані спокою, то
(6)
, (7) а якщо при цьому маси тіл однакові
, то
, (8)
, (9) тобто тіла обмінюються швидкостями а, отже, кінетичними енергіями. 3. Контрольні запитання. 1. Що називається імпульсом системи тіл? 2. У чому полягає закон збереження імпульсу? 3. Що являє собою енергія механічної системи? 4. У чому полягає закон збереження енергії? 5. Який удар називається центральним, прямим, пружним? 6. У якому випадку тіла, що беруть участь у пружному ударі, обмінюються швидкостями? 7. У чому полягає метод визначення швидкості куль у даній лабораторній роботі? 8. Чому при даному методі вимірювань не можна відводити кулі на кут
? 4. Домашнє завдання. Для виконання роботи треба вивчити такі питання курсу фізики: імпульс тіла, замкнута система тіл, закон збереження імпульсу, повна енергія механічної системи, закон збереження енергії, прямий центральний пружний удар. 5. Лабораторне завдання. Дві пружні кулі однакової маси підвішені на подвійних нитках (біфілярний підвіс) до горизонтальних стержнів, закріплених у стіні (рис. 1), Такий спосіб підвісу застосовується для того, щоб рух кульок відбувався в одній площині. На стіні закріплена кутомірна шкала, велика поділка якої рівна 1º. Рис. 1. Метод вимірювання полягає в тому, що по довжині підвісу кульки...